IGBT降压斩波电路设计电力电子技术课程设计

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1、课程设计名称：电力电子技术课程设计题目：IGBT降压斩波电路设计       学期：2015-2016学年第1学期专业：自中职班级：13-2班姓名：王叙屹学号：1326560205指导教师：王巍辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表      评定标准评定指标标准评定合格不合格单元电路及整体设计方案合理性正确性创新性仿真或实践是否进行仿真或实践技术指标或性能符合设计要求有完成结果设计报告格式正确内容充实语言流畅标准说明：以上三大项指标中，每大项中有两小项或三小项合格，视为总成绩合格。总成绩日期年月日课程设计任务书一、设计题目IGBT降压斩波电路设计二、设计任务1、加深理解《电力电子技术》课程的

2、基本理论2、掌握电力电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力3、学习MATLAB仿真软件及各模块参数的确定三、设计计划电力电子技术课程设计共1周。第1天：选题，查资料；第2天：方案分析比较，确定设计方案；第3～4天：电路原理设计与电路仿真；第5天：编写整理设计报告书。四、设计要求1.画出整体电路图。2.对所设计的电路全部或部分进行仿真，使之达到设计任务要求。3.写出符合设计格式要求的设计报告书。指导教师：王巍时间：2015年12月30日目录主电路及其原理1控制电路设计2控制电路方式2控制电路原理3电路各元件的参数选择及计算4IGBT参数4二极管参数5电路仿真及结果分析5课程设计体会6

3、参考资料6摘要直流斩波电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直接直流-直流变换器。直流斩波电路一般是指直接将直流电变为另一直流电的情况，不包括直流-交流-直流的情况。直流变换电路的用途非常广泛，包括直流电动机传动、开关电源、单相功率因数校正,以及用于其他领域的交直流电源。斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。IGBT降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。IGBT降压斩波电路由于易驱动，电压、电流容量大在电力电子技术应用领域中有广阔的发展前景，也由于开关电源向低

4、电压，大电流和高效率发展的趋势，促进了IGBT降压斩波电路的发展。王叙屹：IGBT降压斩波电路设计主电路及其原理降压斩波电路的原理图如图1所示。该电路使用一个全控型器件V，图中为IGBT,若采用晶闸管，需设置使晶闸管关断的辅助电路。图2-1中，为在V关断时给负载中的电感电流提供通道，设置了续流二极管VD。若负载中无反电动势时，只需令EM=0。图1电路原理图如图2中V的栅极电压uGE波形所示，在t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数上升。图2降压斩波电路波形图当t=t1时刻，控制V关断，负载电流经二极管VD续流，负载电压uo5王叙屹：IGBT降压斩波电路

5、设计近似为零负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常是串联的电感L值较大。至一个周期T结束，在驱动V导通，重复上一周期的过程。当工作处于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等，如图1.2所示。负载电压平均值为式中，ton为V处于通态的时间；toff为V处于断态的时间；T为开关周期；为导通占空比。由式可知，输出到负载的电压平均值Uo最大为E，减小占空比，Uo随之减小。因此将该电路称为降压斩波电路。也称buck变换器。负载电流平均值为若负载中L值较小，则在V关断后，到了t2时刻，负载电流已衰减至零，会出现负载电流断续的情况。控制电路设计控制电路方式控制电路需要实现的功能是产

6、生控制信号，用于控制斩波电路中主功率器件的通断，通过对占空比的调节达到控制输出电压大小的目的。斩波电路有三种控制方式：1.保持开关周期T不变，调节开关导通时间ton，称为脉冲宽度调制或脉冲调宽型；2.保持导通时间ton不变，改变开关周期T，称为频率调制或调频型；3.导通时间ton和周期T都可调，使占空比改变，称为混合型。其中第一种方式应用最多，所以采用PWM控制方式来控制IGBT的通断。输出电压连续可调，选用一般的PWM发生芯片来进行连续控制。对于PWM发生芯片，选用了SG3525芯片，其引脚图如图3所示，它是一款专用的PWM控制集成电路芯片，它采用恒频调宽控制方案，内部包括精密基准源、锯

7、齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。5王叙屹：IGBT降压斩波电路设计图3SG3525芯片控制电路原理SG3525的振荡频率可表示为：式中:,分别是与脚5、脚6相连的振荡器的电容和电阻；是与脚7相连的放电端电阻值。图4控制电路原理图5王叙屹：IGBT降压斩波电路设计SG3525有过流保护的功能，可以通过改变10脚电压的高低来控制脉冲波的输出。因此可以将驱动电路输出的过流保护电流信号经一电阻作用，转换成电压